浮顶罐安全附件.doc

浮顶罐和内浮顶罐

徐润君

2010年12月11日

前言

在这段期间，我参与了一项内浮顶罐的设计工作，便对其有了一定的认识。随着近几年来大型储罐的规模越来越大，浮顶罐和内浮顶罐的应用越来越广。现在国家能够建设的大型储罐普遍五万方，十万方，向十五万方发展。随着钢材质量和焊接技术的完善，更大型的储罐形式有可能出现。这要求我们设计人员的相关知识也要做到与时俱进。
一．浮顶罐和内浮顶罐的优点
1.总图布置的占地面积小。
按照国内的《石油库设计规范》（GB50074-2007）里的要求，浮顶罐和内浮顶罐的同一罐组，其最大容量不超过60万方。而浮顶罐和拱顶罐的混合同一罐组，其最大容量不超过12万方。这个问题在现实中很容易发生，有些油库为了图方便，按照油品种类讲油罐放在同一组里，不管罐的形式，反而造成罐组的面积又大，防火堤又高，反而造成浪费。
并且浮顶罐的罐间距的0.4D，而拱顶罐是0.6D，这也造成面积过大的原因。下面列举了用十万方和十五万方的罐组成的罐组的差别。

从表3-1可以看出，储罐容量越大，在总图里占得面积越小。4台十五万方的储罐比6台十万方的储罐占地面积要减少26.4%。
2.减少罐区（包括管网和配件的总投资）。
根据某一油库一期建设的总投资分析，在总罐容相同的情况下，2台十万方的储罐加上工艺系统的总投资是792.2万元，而使用4台五万方的储罐加上其工艺系统的总投资是1238万元，前者比后者减少35%。所以，储罐容量越大，罐区的总投资也就越小。
3.节省钢材和基地工程材料。
4.便于储运操作管理。
在储罐总容量相同的情况下，大容量储罐比小容量储罐组成的罐区的工艺操作简单。在进油，检尺，出油等方面，也要方便的多。
二．浮顶罐和内浮顶罐的主要形式。
1.浮顶罐
浮顶油罐的浮顶有单盘式（图1-1）和双盘式（图1-2），浮子式（图3）等。
浮顶罐的适用范围，在一般情况下，原油，汽油，溶剂油等需要控制蒸发损耗及大气污染，控制放出不良气体。有着火危险地液体化学品都可采用浮顶罐。浮顶罐需要二次密封。

图1-1 单盘式浮顶罐

图1-2 双盘式浮顶罐
油罐容积较小时，浮顶做成双层式，它由上下两层圆形钢板，以及中间用隔板隔成若干个沿圆周形排列的单个封闭舱组成，像船一样浮于油面上。为了排除雨水，其上层顶板做成向中心坡向，再由可折的排水管引至罐底排水孔排出。而其下层顶板中心比周边略高，以便收集油蒸气。双屋浮顶中间隔有一层空气，它可起很好的隔热作用，减少了大气温度对油品的影响，但双层浮顶钢材用量大，而且结构复杂。
油罐容积较大时，为了节省钢材，在保证足够浮力的条件下，浮顶一般为单层浮顶，其周边上也做成双层浮舱，只是中间部分为单层钢板，其余设施与双层浮顶相同。
2.内浮顶罐
内浮顶罐是在拱顶罐内部再加上一个浮动顶盖。主要由罐体，内浮盘，密封装置，导向和防转装置，静电导线，通气孔，高低位液体报警器等组成，如图1-3所示。

图1-3 内浮顶罐
三．内浮顶罐的优点
1.大量减少蒸发损耗。
2.由于液面上有浮顶覆盖，储液与空气隔离，减少空气污染和着火爆炸危险，易于保证储液质量。
3.易于将已建固定顶改造为内浮顶罐，并取消呼吸阀阻火器等附件，投资少，效益高。
4.由于有固定顶，可以有效的防止风沙，雨雪和灰尘污染储液，在各种气候条件下可以保证储液的质量。
5.在密封效果相同的情况下，对比于浮顶罐，可以进一步的降低蒸发损耗。
6.内浮顶罐的浮盘和浮顶罐的浮盘不同，负荷少，结构轻，可以省去浮盘上的中央排水管，转动浮盘等附件，易于施工和维护。
四．储罐选型
1.20m以下的小直径罐，常采用双盘式。
2.油品蒸汽压高于103.4KPa时，一般也采用双盘式。
3.单盘式浮顶的主要优点是建造费用低，如不考虑维护费用，单盘的建造费一般是双盘的1/3。
4.双盘式浮顶的强度和浮力均比单盘的好。
5.双盘式的绝热保温效果比较好。
五．浮顶罐密封装置的形式
目前广泛应用的一次密封形式主要有：机械密封，弹性填充式密封，柔性刮板式密封。一次密封设计成至少能适应±100mm的环型密封变化。
目前广泛使用的是由一次密封和二次密封结合。二次密封安装在一次密封的上部，作为一次密封的补充。其主要作用的还是一次密封。
各种形式的密封形式比较如下表（1-4）：

六．内浮盘的结构
内浮盘可用钢板、铝板或纤维增强聚脂及环氧物、硬泡沫塑料及各种复合材料建造。内浮顶的浮舱结构形式有音层和双层两种，它也可分为隔包式浮舱式、浮盘式、浮筒拼接式等多种。
七．内浮盘的附件
内浮盘附件是直接安装在浮盘上的附件，它们与内浮盘的浮动过程及检修有关。
1.人孔。
在内浮盘上通常设有2个人孔，用于检修时通风及操作人员进出。
内浮顶油罐体人孔一般至少设2个：一个与一般油罐一样，设在询问圈板，高度约700mm，常称为底部人孔；另一个设在第二圈板中部，高度约为2.5m左右，为操作人员进入浮盘上部时用，常称作高部位人孔。
2.支柱套管和支柱。
支柱的作用是在油罐放空时，支撑内浮盘。使其与罐底板保持一定高度。内浮盘有2个控制高度，第一控制高度由支柱套管控制，支柱套管穿过浮盘。并以加强圈和筋板与浮盘焊接。在浮雕盘加强环板处的支柱套管高出浮盘900mm,其余部位的套管高出浮盘400mm。支柱套管高出浮盘面的一端都设有法兰与盲板，平时用密封垫圈和螺栓、螺母紧固严实。浮盘以下支柱套管长度无均为500mm。这样在平时收发油作业时，浮盘下降的最低高度便控制在500mm。
当需对内浮盘或油罐底部进行检修时，一般将浮盘控制在距罐底1800mm左右高度。方法是选用外径小于支座套管内径（间隙应稍大些）有无缝钢管，每个支柱一端设有与支柱套管法兰相同型号的法兰，如需要将浮盘控制在检修高度，可先向罐内注水使用权浮盘上升到带芯人孔下缘部位，然后打开人孔进入浮盘上面，取下支柱套管顶端的盲板，将备用支柱插入套管，并将支柱上的法兰与套管上的法兰用螺栓连接紧固。
3.自动通气孔
为适应内浮顶的操作需要，自动通气阀通常设置为自动调解式。正常工作时，自动通气阀处于关闭状态，当排液接近结束时，内浮盘处于最低位置而支撑在立柱上，此时通气阀自动打开，防止排液时可能产生的过大负压。当开始进液时，为了防止产生过大的正压，通气阀自动关闭。
4.罐壁通气孔。
储存在内浮顶油罐的油料，液面已全部为内浮盘覆盖，所以在罐顶不再安装呼吸阀。但在实际使用时，还会有油气逸出；在浮盘下降时，粘附在罐壁上的油膜也要蒸发，故在浮盘与拱顶间的空间，仍会有油蒸气积聚。为及时稀释交扩散这些油气，防止油蒸气浓度增大到燃、爆极限，罐顶与罐壁周围开有通气孔。
4.1通气孔的安装位置。
内浮顶油罐通气孔安装在拱顶中间，孔径不小于250mm。周围及顶部以金属丝网和防雨罩覆盖。
罐壁通气孔，安装在罐壁顶部周围。每个孔口的环向间距不大于10m，每个油罐至少应设有4个，总的开孔面积要求按油罐直径每个1m不少于0.06 m2，通气孔出入口安装有金属防护罩。
罐壁通气孔在储油液位超高和自动报警系统装置失灵时，还兼起溢流作用。
5.高液位报警器
作为油罐在最高液面时的报警装置，安装在罐壁通气孔下端油罐最高液位线（安全高度线）上，由浮子柄操纵气源启闭，气源管连通设在安全距离以外的气电转换装置上。当液位上升到安全高度时，浮子升起，通过罐外的气电转换器传到油泵房，并自动切断油泵电机电源，停止输油。
6.导向防转装置
导向管可以兼做量液管，多用于钢制内浮顶罐。铝制内浮顶多采用钢丝绳作为导向防转装置。
由于内浮盘的缘故，罐顶量油孔下连接一根钢管穿过浮盘直插罐底部，内浮顶油罐内油品的计量、取样都通过该导管进行。该管还兼防止浮盘水平漂移和限制浮盘只能沿管道下上浮动等导向作用，故称为量油导向管。为避免浮盘升降时与导向管磨擦产生火花，在浮盘上安装有导向轮座右铭和铜制导向管；为防止油品泄漏，导向轮座与浮盘连接处以及导向管与罐顶连接都安装有密封填料盒和填料箱。
7.静电引出线
内浮顶油罐在作业过程上，由于浮盘与罐壁间采用橡胶、塑料等高绝缘体密封材料，所以很容易形成静电积聚。静电导出装置是在浮盘与罐顶光孔间安装一根静电导线。在选用静电导线时，一方面要选择合适的截面积，加一方面要选择足够的强度。
七．浮顶罐常出现的问题及原因
1.内浮顶油罐计量不准的主要原因
内浮顶油罐通常的计量与取样均是从量油导向管中进行的，实际使用中常常会发生计量不准甚至将水垫层水随油发出。
造成计量不准的主要原因是：
（1）浮盘的静电压力作用和量油导向管内油品的手细作用。
（2）量油导向管内油品不能充分与罐内油品流通，加上油品温场分布的不均匀性，致使量油导向管内油品密度不能代表罐内油品密度。
（3）一旦水垫过高，量油导向管中就会进水，误差就更大。严重时甚至将水随油一起发出。
2.内浮顶罐有时卡盘及沉盘事故的原因
造成卡盘与沉盘事故的主要原因是：油罐的椭圆度不够或者是钢浮盘本身结构和材料造成。
八.内浮顶罐使用中应注意的问题
由于内浮顶油罐比拱项罐多了一个内浮盘和一些专用附件，少了机械呼吸阀，因此，使用中除了和拱顶油罐相同的注意事项外，还应注意以下几点：
1.防止油品溢到内浮盘
油品溢到内浮盘上是一种比较严重的事故，客观存在不仅会造成大量的损耗，而且对油罐安全不利，并且也很难处理，一般只能让油品自然蒸发后才能进入罐内浮盘上进行检修。
油品的溢出一般从密封圈处或从自动通气阀处溢出，原因是浮盘下油压过大，浮盘被卡住或浮盘起浮前进油太快。为防止溢油，必须在以下在方面引起重视：
1.1严格把好浮盘建造和验收关,严格检验浮盘的起浮性能.
1.2精确测量浮盘在不同部位浮动过程中压力，然后用人工监测或自动监测方法控制进油。
1.3.严格控制浮盘起浮前进油流量。
2.定期检修内浮盘起浮的密封
内浮盘与罐壁间的密封，现大多数为弹性密封。弹性密封主要有两面个缺点，一是材料易老化和可能会出现的原因（如罐体或内浮盘过大的椭圆度、内浮盘的不平度及过大的水平偏移或罐壁局部过大的粗糙度）会使密封圈与罐壁间摩擦力过大而影响内浮盘的正常浮起动作，并都有可能导致罐壁与密封圈的间隙扩大而增加蒸发损耗。平时使用时，应定期进罐检查。
3.自动通气阀不能常开

自动通气阀的打开应具有下述条件中的一个：一是浮盘正常下降到接近罐底730mm时阀杆触及罐时会自动打开；二是油压大。这里指在平时使用时应规定油罐最低油位，使浮 盘的高度略高于730mm，不让自动通气阀有打开的可能，以免造成损耗。
4.罐底水垫层不宜过高
罐底水垫层不能高于量油导管入口，否则将影响油品的计量和阿样。油品水垫层通常以8～12cm为宜。
量油导向管与罐内顶部应设防火通气孔，避免管内压缩气体造成增压或在液位下降时形成负压。
5.防止静电导出装置松动和缠绕
应注意保持静电导出装处于良好的技术状态。静电导出装置的局部松动反而会形成尖端放电的条件，增加危险性。防静电导出装置一头接在浮盘上，浮盘是经常上下或水平浮动的，这都有可能造成静电导出装置局部松动。在浮盘上下浮协时，导线与其他部也可能产生缠绕现象，而被拉断，平时也应定期检查。另外也应注意导线的使用期限，用到一定年限时应及时更换。
6.要定期检修清罐
内浮盘上部实际上是长期处在有一定浓度的油蒸气中，各种部件很容易受到腐蚀，其中特别是浮盘立柱套管插销或法兰螺栓等，如长期不检修，很可能会完全锈蚀，无法打开和插入支柱。内浮顶油罐由于比拱顶油罐多一个内浮盘，因此其检修周期也应短些。
需要特别强调的是，进罐检修前应先用清水反复清洗。注水使浮盘浮在检修高度，才能进罐操作，如放下立柱等，同时，进罐前还应检查罐内油气浓度。
结合内浮项油罐清洗，应注意油罐底板的腐蚀情况，尤其是在人孔附近和浮盘立柱附近，腐蚀特别严重。人孔附近腐蚀腐蚀严重的主要原因是由于施工过程中或清罐结束后人员进出频繁，致使防腐料脱落，并加剧腐蚀速度。浮盘立柱附近腐蚀严重主要原因是浮盘经常工作在底细部区域，致使浮盘立柱经常工作造成，长期闲置不用也会造成锈蚀。